JPH0526742A - Temperature sensor roll with improved temperature-measuring accuracy - Google Patents
Temperature sensor roll with improved temperature-measuring accuracyInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ライン通板される鋼帯
等の材料の温度を連続的に接触式で測定する温度センサ
ーロールに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a temperature sensor roll for continuously measuring the temperature of a material such as a steel strip threaded through a line by a contact method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】圧延ライン、連続加熱ライン等では、連
続的に通板される鋼帯の温度を連続的に測定する方法と
して、赤外線放射温度計，２色温度計等を使用した非接
触式の測温方法が従来から一般的に採用されている。2. Description of the Related Art In a rolling line, a continuous heating line, etc., a non-contact type using an infrared radiation thermometer, a two-color thermometer, etc. as a method for continuously measuring the temperature of a steel strip that is continuously threaded. Conventionally, the temperature measurement method has been generally used.
【０００３】たとえば、特開昭６２−１９９２０９号公
報では、赤外線放射温度計を用いて圧延ラインにおける
圧延後の鋼帯温度を測定し、鋼帯の温度管理を行うこと
が開示されている。この場合、赤外線を波長域とする放
射温度計を、筒状容器の開口側に遮光板と気体供給口を
設けた筒状容器に収容している。そして、測定の外乱要
因である鋼帯上の圧延油等の上記油膜層を圧縮空気によ
り吹き飛ばしながら、鋼帯温度を非接触で測定してい
る。For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-199209 discloses that an infrared radiation thermometer is used to measure the temperature of a steel strip after rolling in a rolling line to control the temperature of the steel strip. In this case, a radiation thermometer having an infrared wavelength range is housed in a tubular container provided with a light shielding plate and a gas supply port on the opening side of the tubular container. Then, the temperature of the steel strip is measured in a non-contact manner while blowing off the oil film layer such as rolling oil on the steel strip which is a disturbance factor of the measurement with compressed air.
【０００４】また、連続加熱ライン等においては、赤外
線放射温度計の一種である２色温度計を使用して、加熱
された鋼帯の温度を非接触で測定する場合もある。この
方式においては、２つの互いに異なる波長帯に於ける放
射輝度の比率を計測し、被測定物体の温度を測定する。Further, in a continuous heating line or the like, a two-color thermometer, which is a kind of infrared radiation thermometer, may be used to measure the temperature of the heated steel strip in a non-contact manner. In this method, the ratio of the radiance in two different wavelength bands is measured, and the temperature of the measured object is measured.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、圧延ライン
のような測定環境は、圧延油の蒸気等で汚れた状態にあ
る。また、測温される鋼帯等の材料表面は圧延油等の皮
膜で覆われており、表面状態に応じ材料表面の放射率が
不規則に変化する。しかも、放射率は、材料の種類や酸
洗度によっても影響される。この放射率を一定条件下に
設定することはできず、また実際の鋼帯温度に対応した
放射率変動パターンを求めることも困難である。そのた
め、赤外線放射温度計を使用した測温方法では、材料表
面の放射率の変動が測定精度に対する外乱要因となって
いる。By the way, a measuring environment such as a rolling line is in a state of being contaminated with steam of rolling oil or the like. Further, the material surface such as a steel strip whose temperature is to be measured is covered with a film of rolling oil or the like, and the emissivity of the material surface changes irregularly depending on the surface condition. Moreover, the emissivity is also affected by the type of material and the degree of pickling. This emissivity cannot be set under a constant condition, and it is also difficult to obtain an emissivity fluctuation pattern corresponding to the actual steel strip temperature. Therefore, in the temperature measuring method using the infrared radiation thermometer, the fluctuation of the emissivity of the material surface is a disturbance factor for the measurement accuracy.
【０００６】他方、２色温度計を使用した測温方法で
は、放射率の変動が測定結果に与える影響は少ない。し
かし、２色温度計で測定可能な温度領域は、最低温度が
約２００℃と高い高温域である。そのため、冷間圧延ラ
インの鋼帯温度のように比較的低温の場合、２色温度計
を使用した測温方法を適用することが難しくなる。On the other hand, in the temperature measuring method using the two-color thermometer, the fluctuation of the emissivity has little influence on the measurement result. However, the temperature range that can be measured by the two-color thermometer is a high temperature range where the minimum temperature is as high as about 200 ° C. Therefore, when the temperature of the steel strip in the cold rolling line is relatively low, it becomes difficult to apply the temperature measuring method using the two-color thermometer.
【０００７】測定精度が低いこと、測定可能な温度域に
制約があること等は、鋼帯等の材料から放射される光に
基づいて材料温度を求めることに原因がある。そこで、
本発明者等は、材料温度を接触式で直接測定することを
提案し、特願平２−７８２１７号として出願した。The fact that the measurement accuracy is low, the measurable temperature range is limited, and the like are caused by obtaining the material temperature based on the light emitted from the material such as the steel strip. Therefore,
The present inventors proposed to directly measure the material temperature by a contact method, and filed as Japanese Patent Application No. 2-78217.
【０００８】新しく提案した測温方式では、異なる表面
深さで複数の熱電対が組み込まれている温度センサーロ
ールを被測温材料に直接接触させている。使用される温
度センサーは、互いに接触した複数の熱電対をそれぞれ
異なる表面深さで温度検出ブロックに埋め込み、この温
度検出ブロックをロール本体に装着している。被測温材
料に接触するように前記温度センサーロールを配置し、
熱電対によって測定された温度情報に基づき１次元の熱
伝導モデル式を用いて温度センサーロールの表面温度及
び温度センサーロール表面の熱流束を求めることによ
り、温度センサーロールに接触する鋼帯温度を演算す
る。In the newly proposed temperature measuring method, a temperature sensor roll having a plurality of thermocouples with different surface depths is brought into direct contact with the material to be measured. In the temperature sensor used, a plurality of thermocouples that are in contact with each other are embedded in the temperature detection block at different surface depths, and the temperature detection block is mounted on the roll body. Arrange the temperature sensor roll so as to contact the material to be measured,
Calculate the temperature of the steel strip in contact with the temperature sensor roll by determining the surface temperature of the temperature sensor roll and the heat flux on the surface of the temperature sensor roll using the one-dimensional heat conduction model formula based on the temperature information measured by the thermocouple. To do.
【０００９】この測定方法は、温度検出ブロック内の熱
流れを１次元の熱流れと仮定して演算している。そこ
で、演算精度、ひいては測温精度を向上させるため、温
度検出部の構造として可能な限り１次元の熱流れとなり
易い構造を必要とする。In this measuring method, the heat flow in the temperature detection block is calculated assuming that it is a one-dimensional heat flow. Therefore, in order to improve the calculation accuracy, and hence the temperature measurement accuracy, a structure of the temperature detection unit that requires a one-dimensional heat flow is required.
【００１０】本発明者等は、熱流束の一次元化を図るた
め、温度検出ブロックを表面に装着したロール本体と、
温度検出ブロックの温度検出面以外の面と前記ロール本
体との間に断熱材を介在させた温度センサーロールを開
発し、特願平２−２７８７３２として出願した。断熱材
の組み込みによりロール内部における温度検出ブロック
に対する熱の出入りが抑制され、測温精度が向上する。The present inventors have proposed a roll main body having a temperature detection block mounted on the surface thereof in order to make the heat flux one-dimensional.
A temperature sensor roll having a heat insulating material interposed between a surface other than the temperature detection surface of the temperature detection block and the roll body was developed and filed as Japanese Patent Application No. 2-278732. By incorporating a heat insulating material, heat in and out of the temperature detection block inside the roll is suppressed, and the temperature measurement accuracy is improved.
【００１１】しかし、特願平２−２７８７３２による方
法では、温度センサーロールの表面からロール内部への
温度勾配が小さいため、熱応答が若干遅い。また、温度
センサーロール内部の温度が安定状態に達すると、温度
検出ブロック内の熱電対位置での検出温度差が小さくな
る。そのため、予め温度センサーロールと鋼板との熱伝
達率を推定する場合、計算誤差が生じやすく、測温精度
が悪くなる。However, in the method according to Japanese Patent Application No. 2-278732, the thermal response is slightly slow because the temperature gradient from the surface of the temperature sensor roll to the inside of the roll is small. Further, when the temperature inside the temperature sensor roll reaches a stable state, the temperature difference detected at the thermocouple position in the temperature detection block becomes small. Therefore, when the heat transfer coefficient between the temperature sensor roll and the steel sheet is estimated in advance, a calculation error is likely to occur, and the temperature measurement accuracy deteriorates.
【００１２】本発明は、このような問題を解消すべく案
出されたものであり、温度検出面からロール内部への温
度勾配を大きくすることにより、熱応答性及び測温精度
をより向上させた温度センサーロールを提供することを
目的とする。The present invention has been devised to solve such a problem. By increasing the temperature gradient from the temperature detection surface to the inside of the roll, the thermal response and temperature measurement accuracy are further improved. It is intended to provide a temperature sensor roll.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明の温度センサーロ
ールは、その目的を達成するすため、互いに接近した複
数の熱電対をそれぞれ異なる表面深さで埋設した温度検
出ブロックと、該温度検出ブロックを表面に装着したロ
ール本体と、前記温度検出ブロック内の温度検出面から
ロール内部への温度勾配を大きくするように、前記ロー
ル内部を冷媒により冷却する冷却機構とを備えているこ
とを特徴とする。In order to achieve the object, a temperature sensor roll of the present invention includes a temperature detection block in which a plurality of thermocouples that are close to each other are embedded at different surface depths, and the temperature detection block. And a cooling mechanism for cooling the inside of the roll with a refrigerant so as to increase the temperature gradient from the temperature detection surface in the temperature detection block to the inside of the roll. To do.
【００１４】ここで、温度検出ブロックの温度検出面以
外の面とロール本体との間に、ロール内部において温度
検出ブロックに対する熱の出入りを抑制する断熱材を介
在させることができる。また、温度検出ブロック及び温
度検出面を含むロール本体の周面に、耐摩耗性に優れた
硬質クロムめっき等の熱伝導層を施しても良い。Here, a heat insulating material may be interposed between the surface other than the temperature detecting surface of the temperature detecting block and the roll main body so as to prevent heat from flowing in and out of the temperature detecting block inside the roll. Further, a heat conductive layer such as hard chrome plating having excellent wear resistance may be provided on the peripheral surface of the roll body including the temperature detection block and the temperature detection surface.
【００１５】温度検出ブロックは、ロール本体の胴長方
向及び／又は円周方向に複数個装着することができる。
個々の温度検出ブロックに埋め込まれる複数の熱電対
は、温度センサーロールの胴長方向及び円周方向に関し
て可能な限り近接した状態で配置されることが好まし
い。A plurality of temperature detecting blocks can be mounted in the longitudinal direction and / or the circumferential direction of the roll body.
It is preferable that the plurality of thermocouples embedded in the individual temperature detection blocks are arranged as close as possible in the cylinder length direction and the circumferential direction of the temperature sensor roll.
【００１６】[0016]
【作用】本発明者等は、特願平２−７８２１７号公報，
特願平２−２７８７３２号公報等で提案した温度センサ
ーロールを使用した測温方法において、更に測温精度を
向上させるため種々の手段を検討した。The inventors of the present invention have disclosed Japanese Patent Application No. 2-78217,
In the temperature measuring method using the temperature sensor roll proposed in Japanese Patent Application No. 2-278732, various means were investigated in order to further improve the temperature measuring accuracy.
【００１７】異なる表面深さで埋め込まれた熱電対によ
って得られる温度情報は、温度センサーロール表面の熱
伝達及び温度センサーロール内部における熱伝導の影響
を取り込んだものである。そこで、逆に測定された内部
の温度情報を基にして、温度勾配及びその時間的変化か
ら温度センサーロールに接する被測温材料の温度を演算
することができる。このようにして求められた材料温度
は、赤外線放射温度計による測定とは異なり、外乱要因
の影響を受け難く、高い信頼性を持った値となる。The temperature information obtained by the thermocouples embedded at different surface depths incorporates the effects of heat transfer on the surface of the temperature sensor roll and heat conduction inside the temperature sensor roll. Therefore, the temperature of the temperature-measured material in contact with the temperature sensor roll can be calculated from the temperature gradient and its temporal change based on the measured internal temperature information. Unlike the measurement by the infrared radiation thermometer, the material temperature thus obtained is not easily affected by the disturbance factors and has a high reliability.
【００１８】このとき、温度検出ブロック内のロール半
径方向の温度差が小さいと、予め鋼板と温度センサーロ
ール間の熱伝達率を推定する場合、温度検出ブロック内
の熱電対による検出温度誤差の熱伝達率の計算誤差に与
える影響が大きくなる。また、ロール周面からロール半
径方向に向かう一次元的なものと仮定した熱流れを基
に、材料温度を演算するときの演算精度が低下する。At this time, if the temperature difference in the radial direction of the roll in the temperature detection block is small, when estimating the heat transfer coefficient between the steel plate and the temperature sensor roll in advance, the heat of the temperature error detected by the thermocouple in the temperature detection block is detected. The influence on the calculation error of the transmissibility increases. Further, the calculation accuracy when calculating the material temperature is reduced based on the heat flow assumed to be one-dimensional from the circumferential surface of the roll in the radial direction of the roll.
【００１９】そこで、本発明においては、温度検出ブロ
ックを装着したロール内部を強制的に冷却し、温度検出
面からロール半径方向への温度勾配を大きくする。これ
により、温度検出ブロックの熱の移動は温度検出ブロッ
ク表面からロール半径方向への大きな勾配をもった一次
元的な流れとなり、鋼帯温度の正確な測定ができる。ま
た、ロール周面に硬質クロムめっき等の耐摩性に優れた
熱伝導層を形成すると、測温が長時間にわたって行われ
るときでも、ロール周面と被測温材料との間に接触状態
が変化せず一定した条件下での測温が可能となる。Therefore, in the present invention, the inside of the roll on which the temperature detecting block is mounted is forcibly cooled to increase the temperature gradient from the temperature detecting surface in the radial direction of the roll. As a result, the heat transfer of the temperature detection block becomes a one-dimensional flow having a large gradient from the surface of the temperature detection block to the roll radial direction, and the steel strip temperature can be accurately measured. Also, by forming a heat conductive layer with excellent wear resistance such as hard chrome plating on the roll peripheral surface, the contact state changes between the roll peripheral surface and the material to be measured even when the temperature is measured for a long time. Without this, temperature can be measured under constant conditions.
【００２０】以下、図面を参照しながら、本発明を具体
的に説明する。本発明が適用される温度演算システム
は、たとえば図１に示すように、温度センサーロール
１，送信機２，受信機３，Ａ／Ｄ変換機４及び演算機５
を備えている。温度センサーロール１で検出された温度
情報は、補償導線６を経て送信機２に送られ、送信機２
でＦＭに変換されて伝送され、受信機３で受信される。
受信された温度情報は、Ａ／Ｄ変換機４でデジタル情報
に変換され、演算機５に取り込まれる。演算機５では、
入力された温度情報に基づいて、たとえば被測温材料と
して圧延機７（図４）で圧延された鋼帯８の温度Ｔr を
演算する。The present invention will be specifically described below with reference to the drawings. The temperature calculation system to which the present invention is applied is, for example, as shown in FIG. 1, a temperature sensor roll 1, a transmitter 2, a receiver 3, an A / D converter 4 and a calculator 5.
Is equipped with. The temperature information detected by the temperature sensor roll 1 is sent to the transmitter 2 via the compensating lead wire 6, and the transmitter 2
Is converted into FM and transmitted, and received by the receiver 3.
The received temperature information is converted into digital information by the A / D converter 4 and taken into the computing unit 5. In the computer 5,
Based on the input temperature information, for example, the temperature T r of the steel strip 8 rolled by the rolling mill 7 (FIG. 4) as the material to be measured is calculated.
【００２１】なお、図１の場合には、温度センサーロー
ル１で得られた温度情報の伝送手段として電波によるワ
イヤレス方式を採用している。しかし、これに拘束され
ることなく、たとえばスリップリング方式によって温度
情報を伝送することも可能である。In the case of FIG. 1, a wireless system using radio waves is adopted as a means for transmitting the temperature information obtained by the temperature sensor roll 1. However, without being restricted to this, it is also possible to transmit the temperature information by, for example, a slip ring method.
【００２２】温度センサーロール１は、図２及び図３に
示すように、複数の熱電対１１ａ，１１ｂをそれぞれ異
なる表面深さで互いに近接させて埋め込んだ温度検出ブ
ロック１０を装着している。たとえば、２個の熱電対１
１ａ，１１ｂを使用した場合、一方の熱電対１１ａの検
出端子が他方の熱電対１１ｂの検出端子より温度センサ
ーロール１の表面から浅い場所に位置している。As shown in FIGS. 2 and 3, the temperature sensor roll 1 is equipped with a temperature detection block 10 in which a plurality of thermocouples 11a and 11b are embedded in close proximity to each other at different surface depths. For example, two thermocouples 1
When 1a and 11b are used, the detection terminal of one thermocouple 11a is located at a position shallower than the detection terminal of the other thermocouple 11b from the surface of the temperature sensor roll 1.
【００２３】温度検出ブロック１０は、温度検出面以外
は断熱材１２を介してロール内部に接している。そのた
め、ロール内部で温度検出ブロック１０に対する熱の出
入りが防止される。断熱材１２としては、断熱特性に優
れたものである限り、種々の材料を使用することができ
る。The temperature detecting block 10 is in contact with the inside of the roll via a heat insulating material 12 except for the temperature detecting surface. Therefore, heat is prevented from entering and leaving the temperature detection block 10 inside the roll. As the heat insulating material 12, various materials can be used as long as they have excellent heat insulating properties.
【００２４】温度検出ブロック１０が埋め込まれる温度
センサーロール１は、中空部２０となっている。中空部
２０には、図２に示すように、温度センサーロール１の
端部２１に接続したロッキージョイント２２を介して外
部から一定温度の冷媒が一定流量で供給され、冷媒噴出
口２３でロール内部に吹き出される。ロール内部を冷却
した冷媒は、適宜の流出管を介してロール外に排出され
る。The temperature sensor roll 1 in which the temperature detection block 10 is embedded has a hollow portion 20. As shown in FIG. 2, the hollow portion 20 is supplied with a constant temperature refrigerant at a constant flow rate from the outside through a rocky joint 22 connected to an end 21 of the temperature sensor roll 1, and the inside of the roll is cooled by a refrigerant outlet 23. To be blown out. The refrigerant that has cooled the inside of the roll is discharged to the outside of the roll through an appropriate outflow pipe.
【００２５】このような構造によって、温度検出ブロッ
ク１０の内部の熱流れは、実質的に温度検出ブロック１
０の表面から温度センサーロール１の中心に向かった半
径方向への１次的の流れとなる。そして、ロール半径方
向に沿った温度勾配が大きくなることから、熱電対１１
ａと１１ｂとの間の検出温度差が大きくなる。With such a structure, the heat flow inside the temperature detection block 10 is substantially the same as that of the temperature detection block 1.
It is a primary flow in the radial direction from the surface of 0 toward the center of the temperature sensor roll 1. Since the temperature gradient along the roll radial direction becomes large, the thermocouple 11
The detected temperature difference between a and 11b becomes large.
【００２６】温度検出ブロック１０は、温度センサーロ
ール１の胴長方向及び／又は円周方向に沿って複数個配
置することも可能である。胴長方向に温度検出ブロック
１０を複数個配置することによって、鋼帯８の板幅方向
の温度分布を知ることができる。また、円周方向に関し
て複数配置するとき、温度センサーロール１が１回転す
る際に多数の測定点で板温を測定することが可能とな
る。A plurality of temperature detecting blocks 10 can be arranged along the longitudinal direction and / or the circumferential direction of the temperature sensor roll 1. By arranging a plurality of temperature detection blocks 10 in the body length direction, the temperature distribution of the steel strip 8 in the plate width direction can be known. Further, when a plurality of temperature sensor rolls 1 are arranged in the circumferential direction, it is possible to measure the plate temperature at a large number of measurement points when the temperature sensor roll 1 makes one rotation.
【００２７】熱電対１１ａ，１１ｂ、により検出された
温度情報は、補償導線８を介して温度センサーロール１
の側面に取り付けられている送信機２に入力される。The temperature information detected by the thermocouples 11a and 11b is supplied to the temperature sensor roll 1 via the compensating lead wire 8.
Is input to the transmitter 2 attached to the side surface of the.
【００２８】次いで、この温度センサーロール１を使用
して鋼帯８の温度を検出する手段を説明する。温度セン
サーロール１の表面からの深さがＸ1 である点の温度を
Ｔ1 とし、同じく深さがＸ2 である点の温度Ｔ2 とす
る。ただし、深さＸ2 は深さＸ1 よりも大きく設定す
る。これら２点とその直線上にある温度検出ブロック１
０の表面上の点に関する熱伝導は、温度検出ブロック１
０の前述した構造から１次元の熱流れとして演算するこ
とができる。Next, the means for detecting the temperature of the steel strip 8 using the temperature sensor roll 1 will be described. The temperature at the point where the depth from the surface of the temperature sensor roll 1 is X 1 is T 1, and the temperature at the point where the depth is X 2 is T 2 as well. However, the depth X 2 is set larger than the depth X 1 . These two points and the temperature detection block 1 on the straight line
Heat transfer for points on the surface of 0
From the above-mentioned structure of 0, it can be calculated as a one-dimensional heat flow.
【００２９】温度センサーロール１の表面温度Ｔf 及び
温度センサーロール１の表面熱流束δは、それぞれ次式
（１）及び（２）で表される。
Ｔf ＝ＡＴ1 ＋ＢＴ2 ＋ＣＴ'1＋ＤＴ'2 ・・・・（１）
δ＝ＥＴ1 ＋ＦＴ2 ＋ＧＴ'1＋ＨＴ'2 ・・・・（２）
ただし、Ｔ'1及びＴ'2は、Ｔ1 及びＴ2の時間ｔに関す
るそれぞれ１階の導関数ｄＴ1 ／ｄｔ，ｄＴ2 ／ｄｔで
ある。また、Ａ〜Ｈは、表面深さＸ1 Ｘ2 及び温度検出
ブロック１０の材質によって決まる定数である。The surface temperature T f of the temperature sensor roll 1 and the surface heat flux δ of the temperature sensor roll 1 are expressed by the following equations (1) and (2), respectively. T f = AT 1 + BT 2 + CT ' 1 + DT' 2 (1) δ = ET 1 + FT 2 + GT ' 1 + HT' 2 (2) However, T ′ 1 and T ′ 2 are The first-order derivatives dT 1 / dt and dT 2 / dt of T 1 and T 2 with respect to time t, respectively. A to H are constants determined by the surface depth X 1 X 2 and the material of the temperature detection block 10.
【００３０】温度センサーロールが接触しているときの
鋼帯温度Ｔr は、鋼帯８と温度センサーロール１との間
の熱伝導率をａ1 とするとき、次式（３）で表すことが
できる。
Ｔr ＝Ｔf ＋δ／ａ1 ・・・・（３）The steel strip temperature T r when the temperature sensor roll is in contact is expressed by the following equation (3) when the thermal conductivity between the steel strip 8 and the temperature sensor roll 1 is a 1. You can T r = T f + δ / a 1 (3)
【００３１】したがって、式（１）〜（３）に基づいて
温度センサーロール１内部の２点における温度Ｔ1 及び
Ｔ2 から、温度センサーロール１に接触する鋼帯温度Ｔ
r を演算することができる。なお、熱伝達率ａ1 は、予
め求めておく必要がある。たとえば、鋼帯８の鋼帯温度
Ｔr を別の温度測定方式で求め、求められた鋼帯温度Ｔ
r に基づいて式（１）〜（３）から熱伝達率ａ1 を求め
ることができる。Therefore, based on the equations (1) to (3), from the temperatures T 1 and T 2 at two points inside the temperature sensor roll 1, the temperature T of the steel strip in contact with the temperature sensor roll 1 is calculated.
r can be calculated. The heat transfer coefficient a 1 needs to be obtained in advance. For example, the steel strip temperature T r of the steel strip 8 is obtained by another temperature measuring method, and the obtained steel strip temperature T r is obtained.
The heat transfer coefficient a 1 can be obtained from the equations (1) to (3) based on r .
【００３２】ロール内部を強制冷却すると、検出誤差の
影響を少なくなり、測温精度が向上する。すなわち、温
度センサーロール１の中空部２０を強制的に水冷した場
合と水冷しない場合とで温度検出ブロック内の熱電対１
１ａ及び１１ｂの検出温度誤差の熱伝達率ａ1 の計算誤
差に与える影響を式（１）〜（３）により計算した結果
を示した図５から明らかなように、温度センサーロール
１の中空部２０を積極的に冷却した方が熱伝達率ａ1 を
正確に求めることができる。When the inside of the roll is forcibly cooled, the influence of the detection error is reduced and the temperature measurement accuracy is improved. That is, the thermocouple 1 in the temperature detection block is used depending on whether the hollow portion 20 of the temperature sensor roll 1 is forcibly water-cooled or not.
As is apparent from FIG. 5, which shows the results of the calculation of the heat transfer coefficient a 1 of the detected temperature error of 1a and 11b by the equations (1) to (3), the hollow portion of the temperature sensor roll 1 is clear. If the 20 is positively cooled, the heat transfer coefficient a 1 can be accurately obtained.
【００３３】１つの温度検出ブロック１０に対し、３個
以上の熱電対を埋め込んでもよい。この場合には、温度
検出ブロック１０内部の測定点が３点以上となるので、
任意の２点の温度について、前述した手順で演算を数回
行う。そして、これらの演算値の平均値をとることによ
り、演算精度を高めることができる。Three or more thermocouples may be embedded in one temperature detection block 10. In this case, since the number of measurement points inside the temperature detection block 10 is three or more,
The calculation is performed several times for the temperature at any two points by the procedure described above. Then, the calculation accuracy can be improved by taking the average value of these calculated values.
【００３４】[0034]
【実施例】本発明を図４に示した４段圧延機７に適用し
た実施例を説明する。温度センサーロール１の周面から
の深さがそれぞれ０．３ｍｍ及び１０ｍｍとなるように
熱電対１１ａ及び１１ｂを埋設した温度検出ブロック１
０を、温度センサーロール１の周面に取り付けた。そし
て、温度検出ブロック１０の表面を含む温度センサーロ
ール１の表面に、めっき厚み２０μｍの硬質クロムめっ
き１５を施した。また、温度センサーロール１の中空部
２０の冷却は、ロッキージョイント２２から水を循環さ
せる方式を採用した。EXAMPLE An example in which the present invention is applied to the four-high rolling mill 7 shown in FIG. 4 will be described. Temperature detection block 1 in which thermocouples 11a and 11b are embedded so that the depths from the peripheral surface of the temperature sensor roll 1 are 0.3 mm and 10 mm, respectively.
0 was attached to the peripheral surface of the temperature sensor roll 1. Then, the surface of the temperature sensor roll 1 including the surface of the temperature detection block 10 was coated with hard chromium plating 15 having a plating thickness of 20 μm. Further, for cooling the hollow portion 20 of the temperature sensor roll 1, a method of circulating water from the rocky joint 22 was adopted.
【００３５】温度検出ブロック１０を備えた温度センサ
ーロール１を、圧延機７の下流側に配置した。そして、
鋼帯８としてオーステナト系ステンレス鋼を、圧下率３
０％及び圧延速度６００ｍ／分で圧延した。The temperature sensor roll 1 equipped with the temperature detection block 10 was arranged on the downstream side of the rolling mill 7. And
Austenate stainless steel is used as the steel strip 8 and the rolling reduction is 3
Rolling was performed at 0% and a rolling speed of 600 m / min.
【００３６】温度センサーロール１に接触している鋼帯
温度Ｔr を、本発明に従って求め、その結果を図６に示
す。なお、図６には、赤外線放射温度計の測定により求
めた鋼帯温度Ｔr も併せて示している。The steel strip temperature T r in contact with the temperature sensor roll 1 was determined according to the present invention, and the result is shown in FIG. Note that FIG. 6 also shows the steel strip temperature T r obtained by the measurement of the infrared radiation thermometer.
【００３７】図６から明らかなように、赤外線放射温度
計を使用して求められた鋼帯温度Ｔr は、約３５℃のバ
ラツキをもって不安定に変動していた。この変動は、赤
外線放射温度計による測定値が圧延雰囲気の変化等に起
因した外乱要因の影響を受けたものと考えられる。この
ように不安定に変動する鋼帯Ｔr は、測温精度の信頼性
に欠けるものである。これに対して、本実施例で得られ
た鋼帯温度Ｔr は、１４０℃レベルで一定した値であ
り、信頼性の高いものであることが判る。As is apparent from FIG. 6, the steel strip temperature T r obtained by using the infrared radiation thermometer fluctuated unstablely with a variation of about 35 ° C. It is considered that this variation is influenced by the disturbance factor caused by the change of the rolling atmosphere and the like by the value measured by the infrared radiation thermometer. The unstable strip T r lacks reliability of temperature measurement accuracy. On the other hand, the steel strip temperature T r obtained in the present example is a constant value at the 140 ° C. level, and it can be seen that it is highly reliable.
【００３８】温度センサーロール１に内蔵された熱電対
で検出される温度が測定開始直後に安定した値となるま
での時間を、温度センサーロール１の中空部２０を冷却
した場合と冷却しない場合について比較した。そして、
熱電対１１ａによって検出された温度Ｔ1 の測定開始直
後の経時的変化を図７に示す。図７から明らかなよう
に、温度センサーロール１の中空部２０を冷却した方が
早く検出温度が安定することが判る。The time until the temperature detected by the thermocouple incorporated in the temperature sensor roll 1 reaches a stable value immediately after the start of the measurement depends on whether the hollow portion 20 of the temperature sensor roll 1 is cooled or not. Compared. And
FIG. 7 shows a temporal change immediately after the start of measurement of the temperature T 1 detected by the thermocouple 11a. As is clear from FIG. 7, it is understood that the detected temperature is stabilized more quickly when the hollow portion 20 of the temperature sensor roll 1 is cooled.
【００３９】鋼帯温度Ｔr は、前述したように温度セン
サーロール１の表面から異なる深さに埋め込まれた複数
の熱電対で検出された温度を基に演算して求められる。
理論的には、検出温度が安定するまでの間においても鋼
帯温度Ｔr を算出することは可能である。しかし、検出
温度が安定している状態の方が演算結果として得られる
鋼帯温度Ｔr の精度が高く信頼性が向上するため、検出
温度はできる限り早期に安定することが望ましい。The steel strip temperature T r is obtained by calculation based on the temperatures detected by a plurality of thermocouples embedded at different depths from the surface of the temperature sensor roll 1 as described above.
Theoretically, it is possible to calculate the steel strip temperature T r until the detected temperature stabilizes. However, the more stable the detected temperature is, the higher the accuracy of the steel strip temperature T r obtained as the calculation result is and the more the reliability is improved. Therefore, it is desirable that the detected temperature be stabilized as early as possible.
【００４０】また、厚み２０μｍの硬質クロムめっき１
５を施した温度センサーロールを、硬質クロムめっきが
施されていない温度センサーロールと比較して、測温結
果の経時的変化を調べた。その結果を、図８に示す。図
８から明らかなように、硬質クロムめっきを施していな
い温度センサーロール１を使用して測温したとき、測定
時間と共に鋼帯温度Ｔr が変化している。これは、測定
時間が経過するに従って鋼帯８との接触により温度検出
ブロック１０の温度検出面の摩耗が激しくなることによ
り、温度検出精度が変化したことに起因するものであ
る。これに対し、硬質クロムめっき１５を施した温度セ
ンサーロール１を使用した場合には、長時間の測定を行
っても、鋼帯温度Ｔr に実質的な変化がなく、安定した
測定温度が得られている。Hard chrome plating with a thickness of 20 μm 1
The temperature sensor roll subjected to No. 5 was compared with the temperature sensor roll not subjected to the hard chrome plating, and the change with time of the temperature measurement result was examined. The result is shown in FIG. As is apparent from FIG. 8, when the temperature is measured by using the temperature sensor roll 1 which is not plated with hard chromium, the steel strip temperature T r changes with the measurement time. This is because the temperature detection accuracy is changed due to the wear of the temperature detection surface of the temperature detection block 10 becoming severe due to the contact with the steel strip 8 as the measurement time elapses. On the other hand, when the temperature sensor roll 1 coated with the hard chrome plating 15 is used, there is substantially no change in the steel strip temperature T r even when the measurement is performed for a long time, and a stable measurement temperature can be obtained. Has been.
【００４１】[0041]
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、異なる表面深さで埋め込んだ複数の熱電対を使用し
て接触方式で鋼帯温度等を測温するとき、ロール内部を
強制冷却することにより、ロール半径方向に沿った温度
勾配を大きくすると共に、熱流束を一次元的な流れにし
ている。その結果、複数の熱電対による検出温度差が大
きくなり、赤外線放射温度計を使用する場合に比較し
て、外乱の影響を受けることなく安定したレベルの鋼帯
温度が高精度で求められる。このように、本発明による
とき、高精度で安定した温度測定が可能であることか
ら、鋼帯温度に起因する品質上のトラブルが解消され、
製品の歩留が向上し、生産能率も向上する。As described above, in the present invention, when the temperature of a steel strip or the like is measured by the contact method using a plurality of thermocouples embedded at different surface depths, the inside of the roll is forcibly cooled. By doing so, the temperature gradient along the radial direction of the roll is increased and the heat flux is made into a one-dimensional flow. As a result, the difference in temperature detected by a plurality of thermocouples becomes large, and a stable level of steel strip temperature can be obtained with high accuracy without being affected by disturbance, as compared with the case of using an infrared radiation thermometer. As described above, according to the present invention, since it is possible to measure the temperature with high accuracy and stability, the quality trouble caused by the steel strip temperature is resolved,
Product yield is improved and production efficiency is also improved.
【図１】 本発明が適用される鋼帯温度演算システムを
示す。FIG. 1 shows a steel strip temperature calculation system to which the present invention is applied.
【図２】 温度検出ブロックが埋め込まれた温度センサ
ーロールを示す。FIG. 2 shows a temperature sensor roll in which a temperature detection block is embedded.
【図３】 温度検出ブロック部分の詳細な構造を示す。FIG. 3 shows a detailed structure of a temperature detection block portion.
【図４】 温度センサーロールが組み込まれた圧延機を
示す。FIG. 4 shows a rolling mill incorporating temperature sensor rolls.
【図５】 温度センサーロールの中空部に対する冷却が
熱伝達率の計算誤差に与える影響を、中空部を冷却しな
い温度センサーロールと比較して示したグラフFIG. 5 is a graph showing the effect of cooling the hollow portion of the temperature sensor roll on the calculation error of the heat transfer coefficient in comparison with the temperature sensor roll in which the hollow portion is not cooled.
【図６】 本発明の温度センサーロールによる測温結果
が安定した値を示すことを、赤外線放射温度計による測
温結果と対比して表したグラフFIG. 6 is a graph showing that the temperature measurement result of the temperature sensor roll of the present invention shows a stable value in comparison with the temperature measurement result of the infrared radiation thermometer.
【図７】 ロール中空部に対する冷却が熱応答性に与え
る影響を、冷却しない場合と比較して表したグラフFIG. 7 is a graph showing the effect of cooling the hollow portion of the roll on the thermal response, as compared with the case of not cooling.
【図８】 温度センサーロール表面に施した硬質クロム
めっきが測定温度の経時変化に与える影響を示したグラ
フFIG. 8 is a graph showing the influence of the hard chrome plating applied to the surface of the temperature sensor roll on the change with time of the measurement temperature.
１ 温度センサーロール ６ 補償導線 ７
圧延機 ８ 鋼帯
１０ 温度検出ブロック １１ａ，１１ｂ 熱電対
１２ 断熱材 １５ 硬質クロムめっき
２０ 中空部 ２１ 温度センサーロー
ルの端部
２２ ロッキージョイント ２３ 冷媒噴出口
Ｔf 温度センサーロール１の表面温度
Ｔr 温度センサーロール１に接触している鋼帯８の温
度1 Temperature sensor roll 6 Compensation lead wire 7
Rolling machine 8 Steel strip 10 Temperature detection block 11a, 11b Thermocouple 12 Insulation material 15 Hard chrome plating 20 Hollow part 21 Temperature sensor roll end 22 Rocky joint 23 Refrigerant ejection port T f Temperature sensor Roll surface temperature Tr temperature Temperature of steel strip 8 in contact with sensor roll 1
Claims (4)
異なる表面深さで埋設した温度検出ブロックと、該温度
検出ブロックを表面に装着したロール本体と、前記温度
検出ブロック内の温度検出面からロール内部への温度勾
配を大きくするように、前記ロール内部を冷媒により冷
却する冷却機構とを備えていることを特徴とする測温精
度に優れた温度センサーロール。1. A temperature detection block in which a plurality of thermocouples close to each other are embedded at different surface depths, a roll main body having the temperature detection block mounted on the surface, and a roll from a temperature detection surface in the temperature detection block. A temperature sensor roll excellent in temperature measurement accuracy, comprising a cooling mechanism for cooling the inside of the roll with a refrigerant so as to increase the temperature gradient to the inside.
検出面以外の面とロール本体との間に、ロール内部にお
いて前記温度検出ブロックに対する熱の出入りを抑制す
る断熱材を介在させていることを特徴とする測温精度に
優れた温度センサーロール。2. A heat insulating material for restraining heat from flowing in and out of the temperature detection block inside the roll is interposed between a surface other than the temperature detection surface of the temperature detection block according to claim 1 and the roll main body. A temperature sensor roll with excellent temperature measurement accuracy.
ロックが、ロール本体の胴長方向及び／又は円周方向に
複数個装着されていることを特徴とする測温精度に優れ
た温度センサーロール。3. A temperature excellent in temperature measurement accuracy, characterized in that a plurality of temperature detection blocks according to claim 1 or 2 are mounted in a roll main body longitudinal direction and / or circumferential direction. Sensor roll.
ブロック及び温度検出面を含むロール本体の周面に、耐
摩耗性に優れた熱伝導層が施されていることを特徴とす
る測温精度に優れた温度センサーロール。4. A heat conductive layer having excellent wear resistance is provided on the peripheral surface of the roll main body including the temperature detection block and the temperature detection surface according to claim 1. A temperature sensor roll with excellent temperature measurement accuracy.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3199777A JP2938627B2 (en) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | Temperature sensor roll with excellent temperature measurement accuracy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3199777A JP2938627B2 (en) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | Temperature sensor roll with excellent temperature measurement accuracy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0526742A true JPH0526742A (en) | 1993-02-02 |
| JP2938627B2 JP2938627B2 (en) | 1999-08-23 |
Family
ID=16413446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3199777A Expired - Lifetime JP2938627B2 (en) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | Temperature sensor roll with excellent temperature measurement accuracy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2938627B2 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN103439020A (en) * | 2013-08-29 | 2013-12-11 | 中冶南方(武汉)威仕工业炉有限公司 | Online acquisition system and method for temperature of steel billet |
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-
1991
- 1991-07-16 JP JP3199777A patent/JP2938627B2/en not_active Expired - Lifetime
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| CN110857888B (en) * | 2018-08-24 | 2022-05-31 | 西门子工业公司 | Temperature sensor for thermal monitoring system of power distribution system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2938627B2 (en) | 1999-08-23 |
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